规则波作用下植物蜂巢生态护岸水动力特性研究

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在河口和海岸地区,为了有效防护岸坡并避免传统硬质工程护岸破坏水域生态环境的弊端,提出了生态护岸。生态护岸将植物引入到护岸工程施工当中,利用植物削弱波浪、增强岸坡的稳定性,可以达到环境效益和经济效益兼得的效果。
  本文基于天津市水域岸坡的现场调研,选取坡度为1∶3.5的单式护岸断面,在波浪水槽中建立植物蜂巢生态护岸断面模型,研究其在不同规则波要素作用下的爬高、越浪、近底波生流、护岸稳定性状况。在物理模型试验的基础上,进一步提出以SWASH非静压模型为基础的规则波作用下护岸模型,并以曼宁系数表征植物蜂巢生态护岸对规则波爬高、越浪的影响,提出曼宁系数在有无植物情况下的经验公式以便为未来的研究提供参考。主要结论:
  (1)提出了植物蜂巢生态护岸结构形式,采用蜂巢铺设护岸断面,选取碱蓬作为天津地区典型的盐生植物,同时蜂巢格内铺设碎石。通过波浪水槽试验得到:植物的布置可以增强规则波作用下护岸稳定性,削减规则波爬高和越浪,且对规则波爬高和越浪的削减程度随着植物密度和高度的增大而增加;但是植物的存在对波生流近底流速不能起到削弱作用,近底流速随植物密度增大呈现略微增大的趋势。
  (2)建立了考虑植物影响的波浪爬坡和越浪的非静压数值模型。以曼宁系数表征的植物底摩阻作用,呈现随着植物密度和高度增大而增大的趋势。通过本文拟合得到的曼宁系数经验公式,可以合理表征植物对规则波爬高和越浪产生的作用。
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